本文關(guān)鍵詞：中梁山原位擴建隧道施工力學(xué)行為研究

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【摘要】：進入21世紀(jì)以來,我國交通建設(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展,高速公路建設(shè)尤為顯著,建設(shè)規(guī)模不斷擴大。在一些人口稠密的大中型城市里或者車流量巨大的高速公路上,隧道的運輸能力已成為制約交通的瓶頸。面對越來越嚴(yán)峻的交通運輸問題,對既有隧道進行改擴建以滿足交通運輸?shù)男枨?已經(jīng)逐漸成為隧道工程領(lǐng)域的研究熱點。本文圍繞成渝高速重慶中梁山隧道的改擴建工程展開,以原位兩車道擴挖成四車道的隧道為背景,采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,重點研究了隧道改擴建工程中的擴建型式,隧道原位擴建的開挖方法,施工過程中圍巖和支護結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng),隧道原位擴建的合理爆破方式等幾個方面。主要研究內(nèi)容和成果如下:簡要介紹了近接施工的基本原理,給出了針對普通分離式雙洞四車道隧道擴建成八車道的六種擴建型式,并結(jié)合本工程實際,比選出了本工程合適的擴建方案:將既有隧道左線原位擴建成四車道隧道,并在既有隧道右線外側(cè)增設(shè)一個兩車道隧道。為選擇隧道原位擴建的合理開挖方法,對依托工程在不同施工方法、不同開挖順序、不同開挖高度下圍巖和支護結(jié)構(gòu)的受力和變形規(guī)律等進行了研究,研究結(jié)果表明:采用臺階法施工、豎向開挖、首導(dǎo)擴挖高度為0.6H時,隧道圍巖和支護結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)最佳,故此種方法是最適合中梁山原位擴建隧道的開挖方法。根據(jù)選取的合理開挖方法,模擬了隧道的三維施工,分析了隧道施工過程中圍巖和支護結(jié)構(gòu)的受力和變形規(guī)律以及隧道擴挖對臨近既有隧道的影響,分析結(jié)果表明:隧道開挖引起的隧道左側(cè)各測點的位移明顯大于右側(cè)各測點的位移,整個隧道表現(xiàn)出了明顯的偏壓狀態(tài);隧道左右拱腳和左右拱腰附近圍巖危險系數(shù)為1,即此位置圍巖已經(jīng)屈服,施工時應(yīng)當(dāng)重視;隧道擴挖使既有隧道產(chǎn)生的位移、應(yīng)力增量均未超過其最不利閥值,隧道擴挖對既有隧道影響不大。通過動力分析有限元軟件對隧道擴挖的兩種爆破方式進行了模擬,分析了爆破振速和應(yīng)力的傳播和衰減規(guī)律,探討和對比了兩種爆破方式的優(yōu)缺點,得出了先對既有隧道進行臨時加固,再采取方案二即將圍巖和襯砌一次爆破成型的方式是最適合本工程的爆破方式的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：原位擴建 近接施工 開挖方法 施工力學(xué) 爆破方式
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究的背景和意義10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 隧道原位擴建國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 研究的主要內(nèi)容和方法16-18
• 1.3.1 研究內(nèi)容16
• 1.3.2 研究方法16-18
• 第二章 隧道擴建方案研究18-28
• 2.1 工程概況18-21
• 2.1.1 工程簡介18
• 2.1.2 自然地理18
• 2.1.3 地形地質(zhì)情況18-19
• 2.1.4 水文氣象和水文地質(zhì)19-20
• 2.1.5 地震20-21
• 2.1.6 不良地質(zhì)現(xiàn)象21
• 2.2 近接隧道施工的基本原理21-23
• 2.2.1 近接隧道施工影響因素21-22
• 2.2.2 近接隧道施工影響分區(qū)分度準(zhǔn)則22
• 2.2.3 近接隧道施工影響分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)22-23
• 2.3 依托隧道擴建型式比選23-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 原位擴建隧道開挖方法研究28-56
• 3.1 引言28
• 3.2 彈塑性力學(xué)理論及有限單元法28-35
• 3.2.1 彈塑性力學(xué)基本理論28-29
• 3.2.2 屈服準(zhǔn)則和屈服接近度29-32
• 3.2.3 有限單元法及分析過程32-35
• 3.2.4 ANSYS有限元軟件簡介35
• 3.3 原位擴建隧道施工方法比選35-45
• 3.3.1 施工方法的選取35-36
• 3.3.2 計算參數(shù)的選取36-37
• 3.3.3 計算模型的建立37-38
• 3.3.4 計算結(jié)果分析38-45
• 3.4 原位擴建隧道開挖方式研究45-55
• 3.4.1 不同開挖方式的模擬及模型的建立45-46
• 3.4.2 計算結(jié)果分析46-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第四章 原位擴建隧道三維動態(tài)施工力學(xué)效應(yīng)研究56-76
• 4.1 引言56
• 4.2 原位擴建隧道有限元模型56-59
• 4.2.1 計算模型的建立56-57
• 4.2.2 施工過程的模擬57-58
• 4.2.3 研究目標(biāo)面及關(guān)鍵點58-59
• 4.3 計算結(jié)果分析59-74
• 4.3.1 地表沉降分析59-61
• 4.3.2 隧道變形分析61-64
• 4.3.3 圍巖受力分析64-66
• 4.3.4 初次襯砌受力分析66-69
• 4.3.5 臨時中支撐受力分析69-70
• 4.3.6 對既有隧道影響研究70-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第五章 原位擴建隧道合理爆破方式探討76-104
• 5.1 引言76
• 5.2 爆破方案設(shè)計76-82
• 5.2.1 鉆爆設(shè)計原則76-77
• 5.2.2 爆破安全控制標(biāo)準(zhǔn)77-78
• 5.2.3 爆破參數(shù)選取78-79
• 5.2.4 隧道擴挖的兩種爆破方案79-82
• 5.3 爆破有限元模擬82-86
• 5.3.1 LS-DYNA軟件簡介82
• 5.3.2 爆炸模擬算法82-83
• 5.3.3 材料模型選取83-85
• 5.3.4 計算模型的建立85-86
• 5.4 計算結(jié)果分析86-103
• 5.4.1 振速分析86-96
• 5.4.2 應(yīng)力分析96-102
• 5.4.3 合理爆破方式選取102-103
• 5.5 本章小結(jié)103-104
• 第六章 結(jié)論與展望104-106
• 6.1 結(jié)論104
• 6.2 展望104-106
• 致謝106-107
• 參考文獻107-110
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果110

【相似文獻】

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本文編號：564774